ABL:把火箭装进标准集装箱

文/松堂

ABL航天系统公司（ABL），企业成立于2017年，号称要成为小火箭发射市场的领导者。如今看来，至少在创业阶段，ABL公司的领导梦是破灭了。这家企业目前只有一个火箭型号，称为RS1，是一种垂直起飞的两级火箭。该火箭刻意设计简单，适合高速制造和流线型发射操作。

和诸多火箭创业公司一样，ABL总部位于加利福尼亚州，火箭的主要分系统都能自行生产。

RS1火箭的最大发射能力是近地轨道1350千克，具体发射价格还没有公布。但是该公司自称，只有竞争对手的几分之一。这已经成为小型火箭开发商的标准用语了。

不过ABL也算有一些绝活。它发明了一种叫做GS0的100%集装箱化发射解决方案，哪怕没有像样的发射场，也可以支持发射活动。

▲ ABL公司的电子设备生产线

▲ ABL公司的发射场和总部分布

▲ RS1火箭的结构

RS1火箭结构

RS1采用可二次点火的二级发动机，增加了有效载荷部署的灵活性。其实，多数发射任务需要二级二次点火。通过这种二次点火任务设计，RS1能够将970千克的载荷部署到500千米的太阳同步轨道。

传统上，小型火箭仅仅针对近地轨道和太阳同步轨道，但是ABL决心用小型火箭向中地球轨道（MEO）甚至地球静止轨道（GEO）发起挑战。要达到这样高的轨道，RS1要进行更严格的设计，比如二级第一次关机后要滑行更长时间。根据ABL计算，RS1可携带约700千克载荷抵达8000千米高的MEO椭圆转移轨道，携带320千克载荷到地球同步转移轨道。

RS1的结构并没有特殊之处，第一级使用九台E2发动机海平面版，第二级使用一台E2发动机真空版，采用液氧煤油燃料。RS1完全集成后直径为1.8米，长26.4米。和电子号火箭不同的是，RS1完全采用铝合金结构，包括箭体和燃料罐。

按照ABL的说法，RS1的特色在于细节。首先在RS1组件和增压系统设计上，考虑了简化操作，可实现快速生产和发射程序简化。火箭上的航电系统高度模块化，经过严格测试以确保可靠性，排除了单机测试的需求。

级间分离、整流罩分离和有效载荷分离都不采用传统的火工品，而是机械式冷分离。这样可以简化发射前的准备工作，最大限度地减少有效载荷冲击环境，并提高任务保障。以整流罩分离为例，其采用分体式滑阀装置和弹簧。发射前，整流罩的两瓣通过几个电动压紧和释放机构（HDRM）结合在一起。具体采用的是一种商业现货HDRM，在多个型号的现役运载火箭上使用过。分离时，实现驱动HDRM来把整流罩分开，4个弹簧推进器再把整流罩用力向两边推开，以整流罩底部附近的铰链为中心旋转到一定程度后，从火箭上分离。

一二级分离时，第一级先关机，然后由环形设置在一二级之间的6个等距机构实现分离。每个机构由一个气动机械锁闩和一个气动推杆组成。与整流罩分离机构不同的是，所有级分离机构都是ABL在公司内部设计、制造和测试的。

为了便于运输和装卸操作，所有RS1组件都可以用标准集装箱收纳。

3D打印发动机

E2发动机是ABL公司自行开发的，包括涡轮泵、主推进剂阀、推力室组件和燃气发生器。这使ABL能够完全规避专利问题，自主升级。ABL在内部加工和打印大部分E2发动机零件，最大限度地减少设计制造反馈回路。这提供了对生产计划的严格控制，以及随时扩大发动机制造规模的能力。

它的设计重点围绕着一个“简”字展开，大量使用3D打印等快速成型技术。E2发动机采用燃气发生器循环，真空推力达到13000磅。一级和二级采用同样的核心机。

3D打印的好处，是优化部件结构，减少制造步骤，提高生产效率。这种工艺，使得ABL这样的小型企业能够用比较简单的设备生产具有复杂内部流体通道的部件，不需要复杂的连接工艺。

制导、导航和控制

ABL的制导、导航和控制（GNC）系统架构，采用全球导航卫星系统（GNSS）和惯性测量单元（IMU）传感器数据的集成，用推力矢量控制（TVC）和冷气反作用系统实现姿态控制。

导航软件中特意设置了简化操作模式，在改变任务剖面和发射场位置时，只要修改很少数量的配置参数就能实现。

▲ RS1火箭的发射装置较为简洁